JPH0227898A - 動電型電気音響交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の産業上の利用分野］ 本発明は、スピーカ、マイクロフォン、イヤホン、を話
等の動電型電気音響交換器に関し、その特徴とするとこ
ろは、ボイスコイルが固定されていて、界磁マグネット
が移動する構造になっており、可動体の重量を軽く出来
、その結果、応答速度を向上させてその振動を音響ある
いは電流に変換する効率を高め、低音の音響も容易に発
生でき、リード線を引きずらずに済むようにして長寿命
のものが期待でき、構造を簡単にして安価に量産できる
ようにした。効率の良い電気音響交換器となっているこ
とにある。

［技術背景とその問題点］ 動電型電気音響交換器１例えば、スピーカーは、ボイス
コイルを磁界内に移動自在に配置させて音声電流を流す
と、ボイスコイルが電流変化につれて振動するようにし
たものである。この場合、コイルで振動体を動かして音
波を再現するスピーカをダイナミック・スピーカという
、そしてコイルを円錐（コーン）状の紙等に直結して音
波を放射するものをダイナミック・コーン・スピーカと
いう、またボイスコイルで小さな振動体を勤かし、その
前面にホーン（いうなればラッパ）をつけて効率良く音
波を放射するようにしたものをダイナミック・ホーン・
スピーカという、マイクロフォン、例えば、ダイナミッ
ク・マイクロフォンは、ダイナミック・スピーカと同様
な構造で。

逆に音波を受けて振動体が動くと、これにつけたボイス
コイルが磁界内で振動して電流を発生するようにしたも
のである。これらの動電型電気音響交換器は、何れも同
じような構造なので、以下においてスピーカについて説
明することとする。

従来の多くのダイナミック・コーン・スピーカ１は、第
５図に示すように構成されている。

即ち、センターボール（中心磁極）２を備えたヨークプ
レート３に円筒状のフェライトマグネットからなる永久
磁石４．同じく円筒状の上部ヨークプレート５を配置し
５これらを接着剤等によって固定して界磁部６を構成し
て固定側を構成している。ここで示す界磁部６は、外磁
型と呼ばれるものであるが、ヨークを用い、このヨーク
の内部の中央に柱状の永久磁石とセンターボールを組み
込んだ内磁型と呼ばれるものであっても良い。

この界磁部６には、コーン状のフレーム７が結合され、
このフレーム７の周縁部には、ガスケット（矢紙）８と
共にコーン状の振動体９の周縁部が接着剤などによって
結合されている。この振動体９の中央部には円筒状に形
成されたボイスコイル１０を下部に巻装した紙や薄プラ
スチック等で形成されたコイルボビン１１が結合されて
いる。

このコイルボビン１１の中間部は、ボイスコイル１０を
磁極間中央に保持し、振動に適宜なダンピング（制動）
をかけるためのダンパー１２により支持し、ボイスコイ
ル１０を界磁部６め磁気空隙１３内に正しく位置させる
ようにしている。また、上記振動体９の中央部上面には
、空気中の塵埃が環状の磁気空隙１３内に侵入しないよ
うに防塵布などのダストキャップ１４を取り付けている
。

このような従来のスピーカｌによると、ボイスコイル１
０がリード線を引きずって振動するため、長時間の使用
によっては、リード線が切断したり、リード線の半田外
れが生じたりして、破損する惧れがあり、また寿命が短
くなる欠点があった。

また、ボイスコイル１０の図示しないリード線は、その
両端子を磁気空隙１３を通してその上部から引き出し、
振動体９（またはフレーム７であってもよい）に導いて
、その位置に半田付けしているため、　■磁気空隙゛１
３内にボイスコイル１０のリード線の両端子を通すため
に、径方向に厚みの制限されたボイスコイル１０を用い
ることにより、リード線の厚み分だけ磁気空隙１３内の
磁束密度を高めることができず、効率の悪いものになっ
ていた。　■磁気空隙１３内にボイスコイル１０のリー
ド線の両端子を通すため、及びこのリード線の両端子を
振動体９等に半田付けしなければならないため、量産性
が優れず、高価なものになっていた。　■また振動体９
は、昨今の薄膜プラスチックで形成した場合には、これ
にリード線の端子を半田付けすると、その時の熱により
穴が明き　不良率が多くなり、望ましい薄膜プラスチッ
クで振動体９を形成できず、安価に量産できなかった。

■また磁気空隙１３内にボイスコイル１０のリード線の
両端子を通しているため、ボイスコイル１０の振動時に
リード線が固定側と摺動接触する慣れがあり、かなり精
度良く製作しなければならないものにあっては不良率も
非常に多いものとなっていた。

また従来のスピーカ１の場合、ボイスコイル１０が振動
する方式である為、　■ボイスコイル１０を構成する導
線は、その比重（銅の比重は。

約７）が重いために負荷が大きく、応答速度が遅く１幅
広い範囲に渡って、より精度良く音声信号を取り出すこ
とができない欠点があった。特にダイナミックな低音を
取り出すのに十分なものになっていなかった。　■また
ボイスコイル１０を形成するための導線が非常に重い事
による上記■の欠点が少しでもなくなるように、すなわ
ち、ボイスコイル１０の重量が重くならないように且つ
磁気空隙１３を広くして当該磁気空隙１３における磁束
密度を低下させないようにするために、導線が重ならな
いように密接して１列に密巻き（または、整列巻きとい
われる）に巻線形成しなければならない、このように１
列に密巻きされたボイスコイル１０の巻線製造は、非常
に精度を要して大変なため、不良率も高く、非常に高価
になる欠点を持っていた。　■上記■及び■の欠点の生
ずる原因の１つは、従来のスピーカ１等では、規格によ
って、ボイスコイル１０の抵抗値が１例えば。

８Ω等のように定められていることによる。しかし、そ
の抵抗値に合わせてボイスコイル１０を製造することは
非常にやっかいで、量産性に優れない欠点をもっていた
。

また、上記のようにボイスコイル１０は、１列に密巻き
して形成しなければならないため、導線を多数ターン巻
線形成できず、ボイスコイル１０を振動させるための大
きな振動力を発生させることができず、低音の場合には
、精度良く音声信号を出すことができなかった。また、
特に、低音を精度良く出そうとすると、非常に高精度に
なり。

安価に精度の良い低音を出すことのできるスピーカ等を
形成することが出来なかった。

なお、ボイスコイル１０を振動させるための大きな振動
力Ｔは。

Ｔ＝ｔ−Ｉ ｔ：導線の巻線ターン数 ■＝電流 で与えられるが、従来では、上記理由により導線の巻線
ターン数ｔを大きな値にすることが出来ないため、上記
のように大きな振動力を得ることができないばかりか、
電流Ｉの値も大きくなり、効率の悪いスピーカ１になる
欠点があった。

また、上記スピーカｌによると、界磁部（磁気回路）６
は、第５図から明らかなように大きく且つ重量のある永
久磁石４を使用しなければならず９重量の重い物になる
欠点があるほか、大きな永久磁石を使用しなければなら
ない事から、非常に高価になる欠点があった。

また、上記のように大きな永久磁石４を用いているため
に、永久磁石４を露出して装着しなければならないため
、永久磁石４の磁束のかなり多くが漏洩するため、すな
わち、かかる大きな漏洩磁束が、高密度実装化傾向にあ
る各種の音響機器などに悪い影響を与える慣れがあった
。

また、上記のように大きな永久磁石４を露出して装着し
なければならないため、永久磁石４の磁束のかなり多く
が漏洩するので、効率の悪いスピーカ１となり、大きく
且つ重量の重い永久磁石を使用しなければならず、ある
いは１強い磁力を構成できる高価な永久磁石材を多量に
使用しなければならず、大きく且つ重量が重く、而も高
価なスピーカ１−になる欠点を助長していた。

［本発明の課題］ 本発明の課題は、従来の動電型電気音響交換器の概念を
全く変えて、ボイスコイルは動かさないで、界磁マグネ
ットを動かすようにすることで。

ボイスコイルがリード線を引きずって振動することによ
るリード線の切断や半田外れによる破損を無くし長寿命
で信頼性の高い動電型電気音響交換器を得ることを課題
に成されたものである。

またリード線を磁気空隙１３に通さないで済むようにし
、しかもリード線の両端子を振動体等に半田付けする厄
介な工程を省略し、量産性に優れたものにし、安価に製
造できるようにすることを課題に成されたものである。

また本発明の課題では、ボイスコイルを動かさない構成
にすることで、リード線が固定側と接触する事をなくシ
、シかも界磁マグネットとして導線よりも比重の小さな
マグネット材（例えば、比重４のもの）を用いて構成し
、これを動がすようにすることで、振動子の重量を軽く
シ、応答速度を速くシ、広い範囲に渡って、より精度良
く音声信号を取り出すことができるようにし、特にダイ
ナミックな低音を取り出すのことが出来るものを安価に
構成できるようにすることを課題に成されたものである
。

すなわち、界磁マグネットを動がす方式にしたので、か
かる界磁マグネットが大きな負荷にならないようにする
と共に９強い磁力を発生させることができ、かかる強い
磁力を発生させることができるマグネット材を使用して
も、界磁マグネットが小さくて重量が軽くなるようにし
て、界磁マグネットを安価に構成できるようにすること
を課題になされたものである。

またボイスコイルを動かさないで済む構成にすることに
より、非常に製造の厄介な導線が重ならないように密接
して１列に巻線する密巻き巻線方法を採用しないで済む
ガラ巻きを採用できるようにして１巻線製造を極めて容
易にし、不良率を減らし当該ボイスコイルを安価且つ容
易に量産できるようにすることを課題に成されたもので
ある。

もちろん１本発明では、従来のスピーカのボイスコイル
をそのまま用いても良いことは言うまでもない、また、
多数ターン巻線したボイスコイルを収納できる十分なス
ペースを構成できる構造にすると共に、ボイスコイルは
、１列に密巻き巻線形成しないで済むようにして、導線
を多数ターン巻線形成したボイスコイルを用いて、当該
界磁マグネットを振動させるための大きな振動力を発生
させることができるようにして、低音の場合にも、精度
良い音声信号を取り出すことができるようにすることを
課題に成されたものである。

このようにすることによって、界磁マグネットを振動さ
せるための大きな振動力Ｔ Ｔ＝ｔ−１ ｔ：導線の巻線ターン数 Ｉ：電流 において、導線の巻線ターン数ｔを大きな値に成るよう
に形成することで、大きな振動力Ｔを得ることができる
ようにし、また電流■の値も小さくできるようにするこ
とで、効率の良いスピーカ等の動電型電気音響交換器が
得られるようにすることを課題になされたものである。

更にまた。磁気回路構成を簡単にすることで。

界磁マグネットの漏洩磁束を極めて小さくすることによ
り、外部機器に界磁マグネットの漏洩磁束による悪影響
を与えないように構成し、また磁気回路を小さく構成で
きるようにして２重量が軽く、小型のスピーカを安価且
つ容易に構成できるようにすることをｍＨに成されたも
のである。

［本発明の課題達成手段］ かかる本発明の課題は、磁気回路の筒状磁気空隙内に筒
状に形成したボイスコイルを固定して設け、該ボイスコ
イルと径方向の磁気空隙を介して当該磁気空隙内をその
軸方向に移動自在になるように内外面が異極に着磁され
た筒状の単極の放射方向異方性のネオジューム・ボロン
・鉄系焼結マグネットで形成した界磁マグネットを設け
、該界磁マグネットの軸方向の振動移動によって連動若
しくは当接する振動体を直接若しくは間隔をおいて設け
ることによって達成される。

［本発明の実施例］ ［本発明の第１実施例］ 第１図は本発明のダイナミック・コーン・スピーカ１６
の一部を欠切省略した分解斜視図、第２図は同縦断面図
である。第１図及び第２図を参照して、以下に１本発明
の第１実施例を説明する。

本発明の第１実施例を示すダイナミック・コーン・スピ
ーカ１６は、磁性体１例えば、プラスチック粉入り磁性
体のモールド成形手段により。

センターボール（中心磁極）１７．ヨークプレート１８
及びフレーム１９を一体形成することで。

界磁部となる固定子２０を形成している。センターボー
ル１７は、カップ型のヨークプレート１８の底面中央部
１８ａに上方に向かって円柱状に延びて一体形成され、
その外周１７ａとヨークプレート１８の内周面１８ｂと
の間に２円筒状の磁気空隙３０を形成している。そして
、カップ型のヨークプレート１８の外周１８ｃの上端部
にコーン状のフレーム１９を一体形成している。フレー
ム１９の上端周縁部には１図示しないガスケットと共に
コーン状の振動体２１の周縁部が接着剤などによって結
合されている。この振動体２１の下端中央部には上端部
がコーン状部２２ａとなっている厚みが約１ｍｍ以下（
これは、スピーカ１６の仕様や大きさなどによって異な
るが、小型のスピーカ１６などでは、０．５ｍｍ位に形
成すると良い）の円筒状に形成された界磁マグネット２
２が結合され、磁気空隙３０内において、その軸線方向
に往復振動ができるようになっている０円筒状の界磁マ
グネット２２は、放射方向（ｆ！！方向）異方性のネオ
ジューム・ボロン・鉄系の焼結マグネットによって構成
された円筒状のものを用いることで１本発明の趣旨を十
分に満足できるものを容易に形成できる。尚、異方性マ
グネットは９強制的にスピン配向を行った磁石のことで
、一般には、マグネット材が固まる前に１強力な磁場を
与えることで、製作できる。ここに。

最適な界磁マグネット２２を形成するマグネット材とし
ては、当該界磁マグネット２２の重量が円筒状のボイス
コイル２３の重量よりも軽くなる大きさで且つ１強い磁
束密度が得られる物が望ましい、この為９本発明者が選
択して試作した界磁マグネット２２は、マグネットとし
て強力な磁力が得られ、しかも極めて径方向に厚みの薄
いものを容易に得ることができるようにな材質のものが
望ましいため、この実施例では、放射方向（径方向）異
方性に配向されたネオジューム・ボロン・鉄系焼結マグ
ネットを用い、これを圧縮成形手段によって円筒状に形
成している。そして界磁マグネット２２は、放射方向異
方性となっていて１着磁方向が規制されているために内
外周で互いに異極となるように単極に着磁されたものと
なっており、この実施例では、内周がＮ極に、外周がＳ
極に着磁形成された単極のものとなっている。界磁マグ
ネット２２としては、実際に試作した２種類のスピーカ
では、共に軸方向の長さが７ｍｍで。

外径が２０ｍｍであるが、一方は径方向の厚みが約１ｍ
ｍで且つ重量が１ｇで、他方は径方向の厚みが約０．５
ｍｍで且つ重量が０．５ｇのものを用いた。そして、後
記するボイスコイル２３としては、従来のスピーカ１に
用いられている重量が０．５ｇで且つ軸方向の長さが４
ｍｍの第５図に示したボイスコイル１０を代用して実験
を行った。これら２種類の何れの界磁マグネット２２を
用いた場合でも正確に音響信号を発生するものを得るこ
とが出来た。界磁マグネット２２の中間部は、当該界磁
マグネット２２を磁極中央部に保持し、ｆｉ動に適宜な
ダンピング（制動）をかけるための図示しないダンパー
により支持し、界磁マグネット２２を界磁部の磁気空隙
３０内に正しく位置させるようにしている。また、上記
振動体２１の中央部上面には、空気中の塵埃が磁気空隙
３０内に侵入しないように防塵布などのダストキャップ
２４を取り付けている。ヨークプレート１８の内周面１
８ｂには、導線を適宜ターン数はどガラ巻線して円筒状
に形成したボイスコイル２３を接着剤を用いて固定し、
該ボイスコイル２３のリード線２５をヨークプレート１
８の下方部に設けた透孔２６から引き出して外部回路に
導いている。

［発明の第２実施例］ 第３図は本発明のダイナミック・コーン・スピーカ１６
°の主要部の分解斜視図、第４図は同縦断面図である。

第３図及び第４図を参照して。

以下に１本発明の第２実施例を説明する。なお。

第１実施例と共通する箇所には、同一符号を符してその
説明を省略すると共に、対応する箇所には、ダッシュを
符すこととする。

本発明の第２実施例を示すダイナミック・コーン・スピ
ーカ１６′は、鉄板などの磁性体をプレス手段などによ
り、縦断面カップ型のセンターボール１７°、ヨークプ
レート１８゛及びフレーム１９゛を一体形成することで
、界磁部となる固定子２０゛を形成している。センター
ボール１７゛は、軽量化及びコストの低減化を図るため
にカップ型のヨークプレート１８′の底面中央部に内部
が空胴となるようにプレス手段によりカップ型に一体形
成されてその上部に延びている。センターボール１７’
の外周とヨークプレート１８′の内周面との間に１円筒
状の磁気空隙３゜を形成している。そして、カップ型の
ヨーク１８°の外周の上端部にコーン状のフレーム１９
′を一体形成している。フレーム１９°には、プレス手
段により透孔２７を形成している。

またフレーム１９°の上端周縁部には９図示しないガス
ケットと共にコーン状の振動体２１°の周縁部を螺子等
で結合するために透孔２８を持つフランジ２９を形成し
ている。なお、この実施例における振動体２１゛では、
その振動効率を高めるために、途中に蛇腹部３１を形成
したものとなっている。このスピーカ１６′の他の部分
の構成は、第１実施例で示したと同じなので、その説明
を省略する。なお符号２６°は、透孔を示す。

［発明の作用］ 本発明において、その作用原理は、全て同じなので、第
１実施例を参照して説明すると、スビカ１において、ボ
イスコイル２３に音響信号に基づいた大きさの交番電流
を流すと、フレミングの左手の法則に従って；磁気空隙
３０の軸線方向に沿って往復振動する力を発生するので
、界磁マグネット２２は磁気空隙３０内をその軸線方向
に沿って往復振動する。このため、界磁マグネット２２
に固定された振動体２１が振動して、適宜な波長の且つ
大きさの音響信号音を発生させることができる。

［発明の効果］ 本発明は上記構成からなるため、ボイスコイルは動かさ
ないで、界磁マグネットが動くようになっているため、
リード線を引きずって振動することによるリード線の切
断や半田外れによる破損がなくなり信頼性の高く且つ長
寿命の動電型電気音響交換器を得ることができる。

またリード線の両端子を振動体等に半田付けする厄介な
工程を省略できるため、量産性に優れ安価に製造できる
効果がある。

また振動体には、リード線の端子を半田付けしないで済
むので、望ましい薄膜プラスチック等の適宜な材質のも
のを用いて振動体を安価且つ容易に量産できる効果があ
る。

また界磁マグネットはボイスコイルよりも重量が軽くし
かも磁力を強くできる放射方向異方性のネオジューム・
ボロン・鉄系焼結マグネット材で構成することにより、
界磁マグネットは強い磁力を発生できて尚且つマグネッ
ト材の使用量が少なくて済むので、振動子の重量が軽く
なり、応答速度が速くなり広い範囲に渡って、より精度
良く音声信号を取り出すことができるため、従来におい
て困難であった。特にダイナミックな低音を取り出すの
ことが出来る効率の良好なものを安価に構成できる効果
が・ある。

また、界磁マグネットは、小型で非常に重量を軽量にで
きるので、磁気回路を非常に簡単に構成でき、当該界磁
マグネットの磁路を十分に閉じることができ、界磁マグ
ネットによる漏洩磁束がスピーカの外部装置に悪影響を
与えることがない効果がある。また界磁マグネットは、
少ない漏洩磁束しか発生しないように磁気回路を構成で
きるため、フェライトマグネットに比較するとダラム当
たりのコストの高いネオジューム・ボロン・鉄系焼結マ
グネットを用いたとしても、界磁マグネットは非常に厚
みが薄く重量が軽くて済む為、当該界磁マグネットを構
成するマグネット材の使用量が少ないため、逆に界磁マ
グネットを安価に形成できる効果がある。

また界磁マグネットを含めた磁気回路を簡単。

小型且つ軽量に形成できるため、結果としてスピーカな
どの動電型電気音響交換器を小型且つ軽量に形成できる
効果がある。更にまた十分なスペースが取れることと、
ボイスコイルを動かさないで済むため、非常に製造の厄
介な導線が重ならないように密接して１列に巻線する密
巻き巻線方法を採用しないで済むガラ巻きを採用できる
ため１巻線製造を極めて容易にし、不良率を減らし当該
ボイスコイルを安価且つ容易に量産できる効果がある。

更にまた。厚みが薄くても強い磁力を発生できる（特に
昨今の技術はこれを可能にしている）マグネット材で界
磁マグネットを形成すると共に多数ターン巻線したボイ
スコイルを用いることができるので、導線を多数ターン
巻線形成したボイスコイルを用いて、当該界磁マグネッ
トを振動させるための大きな振動力を発生させるること
ができるようにして、低音の場合にも、精度良い音声信
号を取り出すことができる効果がある。

すなわ、界磁マグネットを振動させるための大きな振動
力Ｔ Ｔ＝ｔ・工 ｔ：導線の巻線ターン数 ｒ：′Ｉｌ流 において、導線のターン数ｔを大きな値にできるので、
大きな振動力Ｔを得ることができ、また電流Ｉの値も小
さくできるので、効率の良いスピーカ等の動電型電気音
響交換器を得ることができる効果がある。

なお１本発明の実施例では、主にスピーカについて説明
したが、構造原理の共通するマイクロフォン等の動電型
電気音響交換器にも本発明は当然適用があるものである
。

又上記実施例においては１代表例として振動体と界磁マ
グネットを直結して連動する構造の動電型電気音響交換
器を説明したが、これに限るものでなく、振動体と界磁
マグネットとを直結せず。

間隔を於いて配した動電型電気音響交換器にも当然適用
があることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のダイナミック・コーン・
スピーカの一部を欠切省略した分解斜視図、第２図は同
縦断面図、第３図は本発明の第２実施例のダイナミック
・コーン・スピーカの主要部の分解斜視図、第４図は同
縦断面図、第５図は従来のダイナミック・コーン・スピ
ーカの縦断面図である。 ［符号の説明］ ダイナミック・コーン・スピーカ。 ・センターボール（中心磁極）。 ・センターボール、４・・・永久磁石 ・上部ヨークプレート、６・・・界磁部。 ・フレーム。 ・ガスケット（矢紙）、９・・・振動体・・ボイスコイ
ル。 ・・コイルボビン、１２・・・ダンパー１３・・・磁気
空隙。 １４・・・ダストキャップ。 １６．１６’　、１６”　　・・・ダイナミック・コー
ン・スピーカ。 １７．１７’　・・・センターボール。 １７ａ・・・外周 １８．１８″　・・・ヨークプレート。 １８ａ・・・底面部、１８ｂ・・・内周面。 １８ｃ・・・外周 １９．１９’　　・・・フレーム。 ２０．２０　　・・・固定子。 ２１．２１”　・・・感動体。 ２２・・・界磁マグネット。 ２２ａ・・・コーン状部。 ２３・・・ステータボイスコイル。 ２４・・・ダストキャップ。 ２５・・・リード線。 ２６．２７．２８・・・透孔。 ２９　・・フランジ、３０・・・磁気空隙。 叢７図 第２図 Ｉ６ ノー 第４図 第３図 第Ｓ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁気回路の筒状磁気空隙内に筒状に形成したボイスコイ
   ルを固定して設け、該ボイスコイルと径方向の磁気空隙
   を介して当該磁気空隙内をその軸方向に移動自在になる
   ように内外面が異極に着磁された筒状の単極の放射方向
   異方性のネオジューム・ボロン・鉄系焼結マグネットで
   形成した界磁マグネットを設け、該界磁マグネットの軸
   方向の振動移動によって連動若しくは当接する振動体を
   直接若しくは間隔をおいて設けてなる、動電型電気音響
   交換器。